真空感應熔化爐漏電報警系統研制

劉顯明 譚 薇 張振天

（中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，沈陽 110043）

真空感應熔化爐是目前國內生產大型真空熔模鑄件的最先進設備， 更是航空發動機制造業不可取代的設備。該設備可生產等軸晶、單晶鑄件、大型復雜件和環行件，最大可熔煉130千克鋼水，可生產1.2米直徑的鑄件。該設備具有PLC數據編程、數據采集、模擬澆注功能，能實現定序、自動和手動三種方式熔鑄。對該設備的漏電流報警系統進行研制對于保證設備安全運行非常重要。

1 漏電流報警系統功能原理

1.1 漏電流顯示：

漏電流信號電壓是由GLD扼流單元產生的，加到GLD控制單元的TB1-3和TB1-4兩端，經差值運算放大器、全波整流器、濾波器、跟隨器送到顯示器。能顯示0～199.9mA的電流。但是若漏電流極限值定為60mA，那么設備正常工作時，顯示器顯示的電流為0～59.9mA；當漏電流達到60mA或超過60mA時，控制單元有燈光報警。同時產生一個0V低電平信號，經TB2-29輸出，停止設備工作。

1.2 漏電流極限燈報警顯示，產生“電流斷”信號

若RP2電位器使TB2-18電位為零時，經計算，輸入到U15-3的電壓為1.65V，經放大，由U15-1輸出3.3V，經R30加到U11-12的為2.89V，U11為同相滯回比較器，其反相輸入端U11-13的電位是隨著漏電流的增加而增加，當漏電流達到60mA時，加到U11-13的電壓就超過2.89V，U11-14輸出低電平，使U5組成R-S觸發器。10腳輸出高電平，Q2導通，漏電流極限報警燈L2點亮，說明漏電流已超過原設定的漏電流極限值。與此同時U14-12輸出0V低電平，產生了“電流斷”信號，去控制主機停機。

1.3 漏電壓極限報警顯示，產生“電壓斷”信號

漏電壓信號由GLD扼流單元產生，送到GLD控制單元的TB1-5和TB1-6端子，經放大整流送到同相比較器U15-9反相輸入端，而同相比較器正相輸入端的電位為0.91V，當GLD扼流單元的交流輸入電壓升高時，漏電壓信號電壓也隨之升高，當升高超過0.91V時，比較器U15-8輸出低電平，由U8組成的R-S觸發器U8-3輸出高電平，Q3導通，點亮L3，說明漏電壓已超過原設定的漏電壓極限值，與此同時，U14-10輸出0V低電平，產生了“電壓斷”信號，去控制主機停機。

1.4 “GLD ON”顯示

由GLD扼流單元產生的漏電壓信號，在正常情況下，即加到GLD的交流電壓為48V AC 50Hz時，漏電壓信號為0.3V，加到GLD的TB1-5，TB1-6間，經放大整流積分后，U10-14輸出0.3V，加到U12-13反相輸入端，其輸出端U12-14為 -13V，-13V加到反相滯回比較器的反相輸入端，而正相輸入端只有-0.37V的固定電位，所以比較器U12-8輸出高電平（+14V），加到由U5組成的R-S比較器的輸入端R-S輸出端U5-3低電平，Q1導通，點亮“GLD ON”顯示燈L1，說明GLD已接通。同時U14-15輸出+5V高電平，送至主機控制系統。

1.5 報警燈L2、L3復位，內部復位和外部復位

由于漏電流、電壓達到極限值時，點亮了L2或L3，當排除了故障后，L2、L3仍然被點亮。這時，只要按一下面板上的按鈕開關SW1就能使R-S觸發器翻轉，使L2、L3處于正常狀態，被熄滅。同樣當外部復位低電平信號加到TB2-21，被點亮的L2、L3也同樣被熄滅。

1.6 漏電流極限值調節60mA-90mA

面板上RP2電位器就是用來調節漏電流靈敏度的，調節的范圍是60-90mA，也就是說漏電流的極限值是從60-90中的任意一個值。只要是定了某個值，當漏電流達到或超過此值時，漏電流報警顯示燈才被點亮。

當TB2-18點為0V時，漏電流極限值為60mA，那么當TB2-18這點為+5V時，為何是90mA呢？當TB2-18電位為+5V時，計算使U15-3點為2.51V，U15-1為5.02V，U11-12輸入端為4.5V，也就是當漏電流在50Ω電阻上產生4.5V時，漏電流正好是90mA，顯示器顯示的電流就是漏電流90mA。如圖1所示。

1.7 漏電流試驗，同時產生逆變停信號

當按下SW2按鈕開關時，繼電器GTR得電吸合，其常開觸點閉合，短路了泄漏電阻，產生了一個較大的漏電流，超過了設定的漏電流極限值，顯示一下，就保護了，說明漏電流報警單元正常。每隔一定時間，自校一次；同時GTR繼電器的另一個常開觸點使TB2-22接地，設備逆變電路停止工作，從而保護了設備。

結語

通過進行室內對比調試及現場調試試驗，研制的漏電流報警系統其技術指標和性能達到進口設備電氣控制的要求，達到國內外同類設備的先進水平，滿足了航空發動機生產的技術要求，同時創造了效益，降低了費用。

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